[发明专利]一种灰位检测杆、检测装置和检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量固体物料位置的装置和方法。

背景技术

对流动性较差、易板结的粉尘类物料的料位检测长期以来都是一个技术难题，这是由于粉尘类物料的自身特性所造成的。以环保领域煤气干法除尘过程中灰位检测为例，具体加以简要说明。

含有大量灰尘的高温、高压煤气经过布袋过滤除尘后，净煤气被回收利用，捕集到的灰尘反吹后落入灰罐中。除尘器工作时下部卸灰阀是关闭的，此时捕集到的灰尘不断堆积，灰位不断升高，达到高料位时除尘器停止工作；接下来打开卸灰阀，当灰位降到低料位时，为了防止灰罐中残余的煤气泄漏应立即关闭卸灰阀。卸灰整个过程与检测灰位的高、低料位计发出的控制信号密切相关。换言之准确测量灰位是整个除尘器正常工作的关键。

  粉尘本身固有的各种物理、化学性质叫做粉尘特性。主要表现在：粉尘的堆积横向密度不会很大，而且在正常堆积过程中可以认为下部较密实，中部较稀松，上部为悬浮状，最上面还有待下落的漂浮层。要准确界定灰位分界面是相当困难的事。

其次粉尘不可以随时随地任意流动，它能以自然安息角堆积，堆积角度与粉尘的粒径、含水率、尘粒形状、尘粒表面光滑程度、粉尘粘附性等因素有关，也就是说粉尘不像液体可以随时随地保持流动状态，因此其表面好似山峰一样起伏（凹凸）不平。消除表面大的起伏堆积是各种料位计准确检测灰位高度的前提。

粉尘相互间凝并与粉尘在器壁或管道壁上堆积，都与粉尘的粘附性有关。解决粉尘的粘附性是所有问题中最难克服的，事实上很多地方为了解决、改善粉尘粘附的装置，自身都被粉尘粘附而失效。

工业生产过程中高温粉尘堆积一段时间后，它通过与灰罐壁体外部热交换，其温度会慢慢下降，粉尘颗粒缝隙中残存的气体温度跟随下降后其中的水分将逐步析出，粉尘在吸收水分后造成粉尘板结，使其流动性更差。当遇到收缩、塌陷、挂料等，局部形成悬留造成空洞，大范围会粘壁起拱。要破除硬垢或板结需施加一定强度的外力。

悬浮在空气中的某些粉尘，当达到一定浓度时，如果存在着能量足够的火源(如火焰、电火花、炽热物体或由于摩擦、振动、碰撞等引起的火花)就会发生爆炸，存在一个最低浓度叫做爆炸下限。因此通过调整粉尘堆放环境，同时远离爆炸气氛，以及禁止外部引起的火花发生都是借助外力干预粉尘堆放状态实施方法所必须考虑的问题。

最后捕集到的灰尘本身化学特性复杂，当含有碱金属成分时，如锌、锰等元素，在高温、高压条件下遇到金属物件，类似焊接一样沉积下来，物理方法无法清除。

鉴于灰尘上述特性，常用的料位检测方法都难达到预期的效果。如雷达、超声波料位计发射的检测波难于穿越细微悬浮颗粒物、且易发生漫射的漂浮层，同时物理波在气体传播速度受有压容器内介质密度的变化影响，粉尘在罐内通常处于“漫天黄沙”的工作状态，本身准确界定灰位分界面是相当困难的事，检测波还要考虑穿透性又要顾及传播介质密度修正，在有压容器中粉尘物料环境下很少有实际应用。

目前大量采用的单点插入式电容、音叉、阻旋料位计等遇到出现空洞或料位计自身板结挂料，时常发出错误检测信号与实际整体物料状态相反。当正确信号与虚假信号交替出现后，可性度降低造成料位计几乎都形同虚设。

采用核辐射线料位计又无法克服灰位起伏不平和灰尘密度、水分含量变化引起的检测误差，且放射线自身有很高的危险性。

通过检测灰尘温度与煤气之间的温差推断料位，又会遇到由于煤气温度变化时温差消失的情况，也摆脱不了空洞或板结挂料的问题。

最后随着生产过程的变化，输送来的煤气物理参数也在不断的波动。导致灰罐筒体内温度、压力、灰尘密度、物质成分、水分含量等都在跟随联动。不加保护措施的单体式料位计结构形式，几乎无法长期在波动的恶劣环境下工作，且极易损坏与失效。

另外，对密度的非均匀性、起伏堆放、粉尘相互间凝并、易板结的粉尘类物料进行主动干预其初始自然堆放状态，改善灰位检测外部工作环境、克服卸灰不畅等状况，通常有下面几种作法，但都不能很好地达到预期的效果。

如灰罐仓壁振动，初期一定程度上能改变粉尘的排布方式，起到抚平堆放的尖峰，消除板结或悬留造成的空洞的作用，但带来的另外一个问题是粉尘的堆放随着振动的持续将越来越密实变得更易板结，极其不利于后续的卸灰操作，因此在众多的场合内已慎用这种方法。

还有由外向内气体吹扫，通过吹动搅拌粉尘局部效果较明显，但气体吹扫不到的区域则成为死角；同时吹扫气体受压力、温度、喷嘴特性、物料颗粒度、密度等限制，在粉尘中吹动的有效距离有限。